KR100936675B1 - 태양광 가로등의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 전지판을 동서에 위치한 태양을 추적시켜 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.

지주의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고, 상기 지주에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판; 상기 전지판에서 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러; 상기 콘트롤러는 인버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시키거나; 또는 DC-DC컨버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜; 상기 가로등에 외부교류전원 또는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부에 출력하는 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

태양광, 전지판, 솔라셀, 구동체, 광센서, 가로등

Description

태양광 가로등의 제어장치{ROADLAMP APPARATUS USING SOLAR CELL}

본 발명은 전지판(또는 "솔라패널(Solar Panel)"이라고도 한다.)을 통해서 태양광을 집적하여 생산(또는 "발전"이라고도 한다.)된 전기 에너지로 도로변에 설치된 다양한 가로등(이를 "조명등"이라고도 한다.)을 제어하기 위한 것으로, 좀 더 구체적으로는 상기 전지판을 남쪽방향을 향해 15 내지 45도 범위로 경사지게 설치하고, 상기 전지판에 구비된 광센서부에서 태양의 위치변화가 감지되면 위치추적제어부에 의해 구동체를 구동시켜 상기 전지판을 동서방향에 위치한 태양을 향해 추적시켜 줌으로써, 이로 인해 생산된 전기 에너지를 축전지에 충전시킨 다음 이를 상기 가로등 제어에 필요한 출력전압으로 생성시켜 주기 위한 장치에 관한 것이다.

인류는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해 온 영향으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지(Energy)의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다.

이에 따라, 환경적으로 공해가 발생되지 않고 친환경 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양광을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며, 그 중에서도 특히 태양광을 이용하여 가정 및 산업체에 필요한 전기 에너지를 생산하기 위한 장치의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.

한편, 종래의 태양광 에너지를 집적하여 가로등을 제어하기 위한 수단으로는 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)이 구비된 전지판을 태양광을 많이 받는 방향(예를 들면; 남쪽방향)으로 상기 가로등이 설치된 전주에 경사지게 고정설치하여, 그에 따른 태양광 에너지를 집적하는 방식을 주로 사용하고 있는 실정이다.

이와 같은 종래의 기술은 태양광을 집적하는 전지판이 대부분 남쪽방향을 향해 고정식으로 설치되어 있기 때문에 이로 인해 태양이 동쪽에 위치한 이른 오전 무렵이나, 또는 태양이 서쪽에 위치한 늦은 오후 무렵이 되면 태양광의 집적효율이 급격하게 떨어져서 전력 생산량이 감소하게 된다.

이로 인해 주간에 축전지에 충전되는 전기 에너지의 충전량이 절대적으로 떨어지고, 결국 상용 교류전원(예를 들면; AV 220V)을 추가로 사용하여 야간에 가로등을 온(On)동작제어를 해야만 하는 많은 문제점을 초래하고 있었다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 태양광을 집적하는 전지판을 남쪽방향을 향해 15 내지 45도 범위로 경사지게 설치하고, 상기 전지판에 구비된 광센서부에서 태양의 위치변화가 감지되면 위치추적제어부에 의해 구동체가 구동되어, 상기 전지판을 동서방향에 위치한 태양을 향해 추적시켜 생산된 전기 에너지를 축전지에 충전함과 함께 이를 가로등 제어에 필요한 출력전압으로 생성하여 상기 가로등을 제어할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전지판에 구비되어 태양의 위치변화를 감지하기 위한 고감도의 광센서부를 채용함으로써, 태양광 전력을 생산하는 전지판이 동서방향에 위치한 태양에 대한 추적을 보다 명확하고 오차가 없이 이루어지도록 하여, 축전지에 충전되는 전기 에너지의 충전량을 한층 더 높여 줌으로써 가로등 제어를 장시간 동안 할 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로는 지주의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고, 상기 지주에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 전지판에서 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러가 구성된 것을 그 특징으로 한다.

그리고, 상기 콘트롤러는 인버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부 족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시키거나, 또는 DC-DC컨버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜, 상기 가로등에 외부교류전원 또는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로는 지주에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판이 구성된 것을 그 특징으로 한다.

그리고, 상기 전지판에 설치되어 동서방향에 위치한 태양의 위치변화를 감지하는 광센서부와 상기 광센서부에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 전지판을 태양이 위치한 방향으로 추적시키기 위해 제어신호를 출력하는 위치추적제어부가 구성된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 위치추적제어부에서 출력된 제어신호를 공급받아 상기 전지판을 태양이 위치한 방향으로 회동시키기 위해 구동력을 발생하는 구동체가 구성된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 구동체에 의해 상기 전지판이 태양이 위치한 방향으로 회동되어 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 해결수단들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 실시 예들의 상세한 설명을 통해서 보다 더 명백하여 질 것이다.

이와 같이 본 발명은 광센서부 및 위치추적제어부를 통해서 전지판이 동서방향으로의 태양의 위치변화를 따라 명확하게 오차 없이 추적동작이 이루어질 수 있기 때문에 태양광의 집적효율이 더 높아지고, 따라서 축전지에 충전되는 전기 에너지의 충전량을 한층 더 높여 줌으로써 저렴한 투자비용으로 가로등 제어를 장시간 동안 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 콘트롤러를 통해 전지판에서 생산된 전기 에너지를 충전하여 교류 및 직류전압으로 다양하게 생성시켜, 교류 및 직류전압으로 동작하는 다양한 종류의 가로등 제어에 사용함으로써 대체 에너지 절감을 한층 더 높여주는 또 다른 효과를 제공한다.

본 발명의 구체적인 실시사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로서 설명되어 지는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성 및 동작들이 제한받지는 않아야 할 것이다.

참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서, 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 가로등의 제어장치에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 지주에 설치된 태양광 전지판을 이용하여 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 지주에 설치된 태양광 전지판을 이용하여 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.

먼저, 본 발명에 있어서 가로등은 도로변에 설치된 각종 조명등에 사용되는 수은등, 메탈등, 플라즈마등, LED등(Light Emitted Diode)을 비롯하여, 백열등, 형광등, 삼파장등과 같은 다양한 가로등을 포함하여 이루어지되, 앞에서 열거한 사례들로 제한받지는 않을 것이다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로 태양(500)으로부터 발산(發散)되는 태양광을 집적시켜 전기 에너지를 생산하는 전지판(100)이 구성된다.

그리고, 지주(900)의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고, 상기 지주(900)에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판(100)이 구성된다.

또한, 상기 전지판(100)에서 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등(880)을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러(800)가 구성된다.

그리고, 상기 콘트롤러(800)는 인버터(830)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시키거나, 또는 DC-DC컨버터(830a)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜, 상기 가로등(880)에 외부교류전원 또는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력하는 제어부(850)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 또 수단으로 지주(900)에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판(100)이 구성된다.

상기 전지판(100)에 설치되어 동서방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 광센서부(600)와 상기 광센서부(600)에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 추적시키기 위해 제어신호를 출력하는 위치추적제어부(700)가 구성된다.

또한, 상기 위치추적제어부(700)에서 출력된 제어신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 회동시키기 위해 구동력을 발생하는 구동체(300)가 구성된다.

또한, 상기 구동체(300)에 의해 상기 전지판(100)이 태양(500)이 위치한 방향으로 회동되어 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등(880)을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러(800)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

다음은 본 발명에 포함되는 다양한 일실시 사례들에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 전지판(100)에는 태양광을 받으면 전류가 생성되는 광전효과(光電效果) 특성을 이용한 솔라셀(Solar Cell)(120)이 프레임(Frame)(110)에 설치된 것을 그 특징으로 한다.

이때, 상기 전지판(100)은 계절별 태양의 고도를 감안하여 언급한 바와 같이 지주(900)의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고 지주(支柱)(900)에 설치가 이루어지나, 더 바람직한 것은 하지 또는 동지 때의 태양(500)의 고도에 일치시켜 주기 위해서는 지주(900)의 중심축(X)을 기준으로 25 내지 30도 범위의 경사각(K1)으로 남쪽방향으로 경사지게 설치시켜 주는 것이 태양광의 집적에 더 유리할 것이다.

그리고, 상기 전지판(100)은 프레임(Frame)(110)에 구비된 축고정부(210)에 샤프트(Shaft)(200)의 양단이 체결되고, 상기 샤프트(200)는 두 개의 결합구(251)(940)가 결합부재(252)에 의해 서로 결합되어 지주(支柱)(900)의 상단부위의 태양광을 잘 받는 위치에 설치된다.

물론, 상기 샤프트(200)는 별도의 고정수단인 용접 등을 통해서 지주(支柱)(900)의 상단부위에 직접 고정시켜 주는 것도 가능할 것이다.

또한, 상기 지주(900)의 하단부위에는 역시 별도의 고정수단 및 용접 등에 의해 접합된 제1지지부(910) 및 제2지지부(920)가 구성되고, 상기 제2지지부(920)에 앵커(Anchor)볼트(Bolt) 등과 같은 별도의 고정부재(부호 생략함,)를 사용하여 건물의 옥상이나, 도로의 지면 등의 바닥면(950) 등에 견고하게 고정시켜 줌으로써 본 발명의 전지판(100)에 대한 설치가 이루어진다.

그리고, 상기 가로등(880)은 지주(900)에 연결된 지지대(930)를 통해서 지면 또는 도로면을 향하도록 설치가 이루어진다.

상기 프레임(110)을 비롯한 지주(900)는 전지판(100)이 강한 바람에 의해 파손되지 않도록 충분한 강도가 요구되며, 이는 금속물질 또는 이와 동등 이상의 강 도를 지닌 재질로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

여기서, 상기 샤프트(200) 양단에 구비된 어느 하나의 축고정부(210)를 통해서 또 다른 전지판(100)을 추가로 연장 설치시켜 줌으로써, 상기 태양광의 집적면적을 더욱 증가시켜 줄 수 있게 된다.

다음은 본 발명에 있어서 동서방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 광센서부(600)의 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 광센서부(600)는 도 1 및 도 2에 나타내 바와 같이 상기 전지판(100)에 는 태양광을 잘 받는 적절한 어느 한 부위를 선정하여 프레임(100)에 설치하여 줌으로써, 상기 태양(500)에 대한 위치의 감지가 명확하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 광센서부(600)는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 격벽(611)에 의해 분리되어 동쪽방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 제1광센서홀더(Holder)(610)와 서쪽방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 제1광센서홀더(Holder)(610a)가 한 쌍으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

다시 말해서, 상기 광센서부(600)는 동쪽 및 서쪽방향에 위치한 태양(500)을 감지하기 위해 태양(500)의 그림자를 충분하게 생성시켜 주기 위해 불투명한 재질로 이루어진 격벽(611)을 기준으로 제1광센서(661)가 내장 설치된 제1광센서홀더(610) 및 제2광센서(661a)가 내장 설치된 제2광센서홀더(610a)가 한 쌍으로 구성된다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 제1광센서홀더(610) 및 제2광 센서홀더(610a)는 바디(Body)(612)의 접합부(613) 측에 태양(500)의 위치를 감지하기 위해 태양(900)의 그림자를 생성시켜 주는 격벽(611)과 인접하여 태양(500)으로부터 발산되는 태양광이 유입되는 광유입구(643)를 구비함과 함께 세로방향으로 형성된 제1광유도로(641)가 구성된다.

상기 제1광유도로(641)와 굴절부(645) 및 제2광유도로(642)가 하나로 연결되고, 상기 광유입구(641)로부터 유입된 태양광이 상기 굴절부(645)에서 굴절되어 광유출구(644)를 통해 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)의 감지부(663)에 분산되어 지도록 공간부(623)가 형성된 제2요홈(622)이 구성된다.

상기 광유입구(641) 부위에는 빗물이나 이물질 등이 제1광유도로(641)에 유입되지 않고, 아울러 태양광이 통과할 수 있도록 투명 또는 반투명의 합성수지나 유리 등으로 이루어진 필터(Filter)(630)를 설치하는 것이 바람직할 것이다.

이때, 상기 필터(630)는 별도의 체결홈(631)을 형성하여 설치하거나, 또는 상기 광유입구(641) 부위에 태양광이 통과할 수 있도록 투명 또는 반투명 물질로 된 실리콘 본드 등과 별도의 접착수단을 사용하여 막아주는 것도 가능할 것이다.

상기 제2요홈(622)에 인접하여 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)가 각각 삽입 설치되는 제1요홈(621)이 구성된다.

이때, 상기 제1요홈(621)의 직경을 상기 제2요홈(622)의 직경보다 더 크게 형성시켜 줌으로써, 상기 제1요홈(621)에 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)가 각각 삽입 설치되어 절곡부(624)에 걸려서 고정되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 광센서부(600)에 구비된 격벽(611)은 제1광유도로(641)와 평행 으로 끝단부(611a)가 고정홈(651)에 체결되어 설치된 것을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)는 CdS(황화카드늄셀)를 이용하여 태양(500)으로부터 발산(發散)되는 빛의 세기가 강한 날씨 즉, 조사(照射)되는 빛의 양이 많는 조도(照度) 범위에서도 세밀한 감지동작이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

도 3 및 도 4에서 미설명부호 670은 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)를 고정시켜 제1요홈(621)에 삽입 고정시켜 주기 위한 고무나 우레탄, 스펀지, 실리콘 등과 같은 절연체로 이루어진 캡(Cap)이고, 671은 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)의 리드(Lead)선(662)이 관통되는 통공이다.

한편, 상기 광센서부(600)에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 동서방향으로 추적시키기 위해 제어신호를 출력하는 위치추적제어부(700)가 구성된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 전지판(100)에는 동서방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 광센서부(600)를 구비하고, 상기 광센서부(600)에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 추적시키기 위해 제어신호를 출력하는 위치추적제어부(700)가 구성된다.

그리고, 상기 위치추적제어부(700)에서 출력된 제어신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 회동시키기 위해 구동력을 발생하는 구동체(300)를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

한편, 상기 위치추적제어부(700)는 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이 제1 광센서홀더(610)에 구비된 제1요홈부(621)에 내장 설치된 제1광센서(661)에서 감지된 태양광에 대한 감지신호가 상기 제1광센서(661)의 저항값 밸런스(Balance) 조정용 제1조절수단(741)인 제1가변저항(VR1) 및 제1다이오드(D1)를 거쳐서 공급되는 제1위치추적부(710)가 구성된다.

또한, 제2광센서홀더(610a)에 구비된 제1요홈부(621)에 내장 설치된 제2광센서(661a)에서 감지된 태양광에 대한 감지신호가 상기 제2광센서(661a)의 저항값 밸런스(Balance) 조정용 제2조절수단(742)인 제2가변저항(VR2) 및 제2다이오드(D2)를 거쳐서 공급되는 제2위치추적부(720)로 구성된다.

이때, 상기 위치추적제어부(700)에 구비된 제1위치추적부(710)에는 격벽(611)을 기준으로 동쪽방향에 위치한 태양(500)에 대해 제1광센서(661)에서 태양광이 감지된 감지신호가 공급되고, 그리고 제2위치추적부(720)에는 격벽(300)을 기준으로 서쪽방향에 위치한 태양(500)에 대해 제2광센서(661a)에서 태양광이 감지된 감지신호가 공급되는 것을 그 특징으로 한다.

다시 말해서, 도 7에 나타낸 바와 같이 일명 브리지(Bridge)회로로 일컬어지는 위치추적제어부(700)에 정전압레귤레이터(810) 또는 축전지(820)로부터 직류(DC) 구동전원(730)이 공급되는 상태에서 도 3에 나타낸 바와 같이 태양(500)이 동쪽방향에 위치하면, 이때 상기 태양(500)으로부터 발산되는 태양광이 제1광센서(661)의 감지부(663)에 조사(照射)된다.

이에 따라, 상기 제1광센서(661)의 저항값이 감소하면서 예컨데, 라이트온형(Light-On Type) 동작이 이루어지며, 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제1광센 서(661)를 통과하여 흐르는 전류(i1)가 증가하고, 그 결과 태양광(또는 "빛"이라고도 한다.) 신호를 전류신호로 변환시킨 감지신호가 발생하게 됨으로써, 상기 동쪽방향에 위치한 태양(500)에 대한 감지동작이 이루어지게 되는 것이다.

이어서, 상기 제1광센서(661)에서 감지된 감지신호가 제1위치추적부(710)에 공급되면, 상기 제1위치추적부(710)는 제어신호를 출력하여 구동체(300)를 구동시켜 줌으로써, 상기 전지판(100)이 동쪽방향에 위치한 태양(500)을 향해 추적동작이 이루어지게 된다.

여기서, 참조사항으로 도 7에 표기된 미설명부호 R1 및 R2는 브리지회로의 밸런스 조정용 저항이다.

한편, 첨부된 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 격벽(611)으로 인해 그림자가 생성된 서쪽방향에 위치한 또 다른 제2광센서(661a)에는 상기 태양(500)으로부터 발산되는 태양광이 조사(照射)되지 않기 때문에 당연히 상기 제2광센서(661a)의 저항값의 변화(예를 들면; 저항값의 '감소')가 없게 되는 것이며, 이로 인해 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제2광센서(661a)를 통과하는 전류(i1a)는 흐르지 않게 되고, 그 결과 제2위치추적부(720)에는 감지신호가 공급되지 않게 되는 것이다.

다시 말해서, 상기 언급된 서쪽방향에 태양(500)이 위치하지 않기 때문에 이로 인해 제2광센서(661a)에서 태양광에 대한 감지동작이 이루어지지 않게 되고, 그에 따른 상기 제2위치추적부(720)는 제어신호를 출력하지 않으며, 따라서 구동체(300)가 구동되지 않기 때문에 태양(500)의 위치추적 동작도 이루어지지 않게 되는 것이다.

이와 같이 상기 구동체(300)는 제1위치추적부(710)에서 출력되는 제어신호를 공급받아서 전지판(100)을 동쪽방향으로 회동시켜 주고, 그리고 제2위치추적부(720)에서 출력되는 제어신호를 공급받아서 전지판(100)을 서쪽방향으로 회동시켜 주기 위한 구동력을 발생하는 것을 그 특징으로 한다.

한편, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 전지판(100)은 샤프트(200)를 중심으로 하여, 상기 전지판(100)이 설치된 프레임(110)과 상기 샤프트(200) 사이에 연결된 구동체(300)에서 발생된 구동력으로 동서방향으로 회동작용이 이루어지는 구성으로 된다.

이때, 상기 구동체(300)의 일측부위에는 전지판(100)의 프레임(110)에 제1연결부재(231)를 통해서 연결되고, 상기 구동체(300)의 또 다른 일측부위에는 지주(900)에 고정된 고정부(223)에 제2연결부재(232)를 통해서 연결되어 설치가 이루어진다.

그리고, 상기 전지판(100)은 샤프트(200)를 중심으로 하여 구동체(300)에서 발생된 구동력으로 고정로드(Road)(311) 내(內)를 출입하는 일정 길이를 가진 가변로드(Road)(312)의 가변에 의해 화살표와 같이 동서방향으로 회동작용이 이루어지게 된다.

상기 구동체(300)는 전동모터(Motor)(부호 생략함.)가 내장된 리니어 액추에이터(linear Actuator)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

상기 구동체(300)에 구비된 전동모터는 직류전압 12볼트(V), 24볼트(V) 또는 교류전압 등 다양한 구동전압으로 제어동작이 이루어지게 된다.

다음은 본 발명에 있어서 가로등(880)을 제어하기 위해 필요한 구동전압을 생성하여, 상기 가로등(880)에 대한 온(On)오프(Off) 제어동작이 이루어지는 콘트롤러(800)의 구성에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이 상기 콘트롤러(800)는 전지판(100)에서 생산된 전기 에너지를 충전에 필요한 일정한 직류전압으로 조절시켜 축전지(820)에 공급하는 정전압레귤레이터(810)와 상기 축전지(810)에서 충전된 직류전압으로 가로등(880)을 온(On)동작시키기 위해 교류전압으로 변환하는 인버터(830)가 구성된다.

그리고, 주야(晝夜)감지부(860)에서 출력된 감지신호를 판별하여 상기 인버터(830)로부터 출력되는 교류전압 또는 외부로부터 공급되는 외부교류전원 중에서 어느 하나를 스위칭(Switching)시켜 상기 가로등(880)에 공급하기 위한 스위칭부(870)에 제어신호를 출력하는 제어부(850)가 구성된다.

다시 말해서, 상기 제어부(850)는 주야감지부(860)에서 출력된 감지신호가 야간으로 판별되면, 인버터(830)로부터 출력되는 교류전압을 스위칭(Switching)시켜 가로등(880)에 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력하는 것을 그 특징으로 한다.

또 다른 일실시 사례로서, 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 콘트롤러(800)는 전지판(100)에서 생산된 전기 에너지를 충전에 필요한 일정한 직류전압으로 조절시켜 축전지(820)에 공급하는 정전압레귤레이터(810)와 상기 축전지(810)에서 충전된 직류전압으로 가로등(880)을 온(On)동작시키기 위해 직류전압으로 변환하는 DC-DC컨버터(830a)가 구성된다.

그리고, 주야(晝夜)감지부(860)에서 출력된 감지신호를 판별하여 상기 DC-DC컨버터(830a)로부터 출력되는 직류전압 또는 외부로부터 공급되는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 스위칭(Switching)시켜 상기 가로등(880)에 공급하기 위한 스위칭부(870)에 제어신호를 출력하는 제어부(850)가 구성된다.

다시 말해서, 상기 제어부(850)는 주야감지부(860)에서 출력된 감지신호가 야간으로 판별되면, DC-DC컨버터(830a)로부터 출력되는 직류전압을 스위칭(Switching)시켜 가로등(880)에 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력하는 것을 그 특징으로 한다.

이때, 상기 주야(晝夜)감지부(860)는 CdS 등을 포함한 광센서를 구비하여 이루어지고, 상기 광센서는 라이트온형(Light-On Type)이나 다크온형(Dark-On Type) 중에서 어느 하나를 선정하여 사용하는 것이 바람직할 것이며, 일실시 사례로써 가로등의 온(On)동작제어에는 주변이 어두우면 동작하는 다크온형(Dark-On Type)을 사용하는 것이 유리할 것이다.

여기서, 상기 주야(晝夜)감지부(860)는 도 1에 나타낸 바와 같이 콘트롤박스(Control Box)(400)에 설치하거나, 지주(900) 등에 별도로 설치해도 무방할 것이다.

한편, 상기 콘트롤러(800)에 포함된 제어부(850)에는 축전지(820)에 대한 충전 과부족전압을 감시하기 위한 충전상태감시부(840)를 포함하여 구성시켜 줌으로써, 상기 축전지(820)가 정상적인 상태로 충전되어 인버터(830) 또는 DC-DC컨버터(830a)로 공급되고 있는지 여부에 대한 감시가 이루어지게 된다.

물론, 상기 충전상태감시부(840)는 상기 제어부(850)와는 별도로 구성하여 그 출력을 상기 제어부(850)에 공급시켜 줌으로써, 상기 축전지(820)에 대한 충전 과부족전압의 감시도 가능할 것이다.

예컨데, 상기 제어부(850)는 인버터(830)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시켜 가로등(880)에 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력시키는 구성으로 된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(850)는 DC-DC컨버터(830a)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜 가로등(880)에 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력시키는 구성으로 된 것을 그 특징으로 한다.

이때는 물론, 상기 가로등(880)은 직류(DC)전압으로 동작하는 LED등과 같은 것을 의미하게 되는 것이다.

여기서, 상기 스위칭부(870)는 유접점 릴레이(Relay) 또는 무접점 논리소자방식으로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기 지주(900)에는 도 1에 나타낸 바와 같이 U자형 밴드 등과 같은 다수 개의 고정부재(431)를 통해서 세로방향으로 콘트롤박스(Control Box)(400)를 설치하여 주되, 상기 콘트롤박스(400)에는 축전지(820)가 내장 설치된 축전지함(410) 및 위치추적부(700) 또는 콘트롤러(800) 중에서 적어도 어느 하나가 내장 설치된 제어기함(420)을 구비시켜 줌으로써, 본 발명에 따른 제반적인 제어조작이 용이하게 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 다른 일실시 사례로서 역시 상기 지주(900)에는 U자형 밴드 등과 같은 다수 개의 고정부재(431)를 통해서 세로방향으로 콘트롤박스(Control Box)(400)를 설치하여 주되, 상기 콘트롤박스(400)에는 두 개 이상의 축전지(820)(820a-820e)가 인버터(830) 또는 DC-DC컨버터(830a)에 공급되는 필요한 전압에 맞추어서 직렬 또는 병렬로 연결되고, 세로방향으로 적층(積層)되어 내장 설치된 축전지함(410) 및 위치추적부(700) 또는 콘트롤러(800) 중에서 적어도 어느 하나가 내장 설치된 제어기함(420)을 구비시켜, 본 발명에 따른 제반적인 제어조작이 용이하게 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.

이때, 상기 축전지함(410)과 제어기함(420)의 위치는 본 발명의 장치에 대한 제어조작의 편리성을 고려하여 아래 또는 윗방향으로 적정한 위치를 고려하여 선정하면 될 것이다.

물론, 상기 콘트롤박스(400)는 전지판(100)이 설치된 지주(900)의 인근 주변에 별도로 설치하는 것도 가능할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 지주에 설치된 태양광 전지판을 이용하여 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 지주에 설치된 태양광 전지판을 이용하여 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전지판에 설치되어 동서방향에 위치한 태양의 위치변화를 감지하여 추적하기 위한 광센서부의 구성을 일부 절개하여 나타낸 일실시사례 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 도 3에 있어서, 제1광센서홀더 및 제2광센서홀더의 구성을 일부 절개 및 분해하여 나타낸 일실시사례 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 태양광 전지판이 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생성된 전력으로 가로등이 제어되는 회로구성을 나타낸 제1실시사례 블럭도이다.

도 6은 본 발명에 따른 도 1에 있어서, 태양광 전지판이 동서방향에 위치한 태양을 추적하여 생성된 전력으로 가로등이 제어되는 회로구성을 나타낸 제2실시사례 블럭도이다.

도 7은 본 발명에 따른 광센서부에 구비된 제1광센서 및 제2광센서를 통해 동서방향에 위치한 태양의 위치변화를 감지하여 그 감지신호에 의해 태양의 위치를 추적하기 위한 위치추적제어부의 회로구성을 나타낸 일실시사례 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 전지판

110 : 프레임(Frame)

120 : 솔라셀(Solar Cell)

200 : 샤프트(Shaft)

210 : 축고정부

223 : 고정부

231 : 제1연결부재

232 : 제2연결부재

251, 940 : 결합구

252 : 결합부재

300 : 구동체

311 : 고정로드(Road)

312 : 가변로드(Road)

400 : 콘트롤박스(Control Box)

410 : 축전지함

420 : 제어기함

431 : 고정부재

500 : 태양

600 : 광센서부

610 : 제1광센서홀더(Holder)

610a : 제2광센서홀더(Holder)

611 : 격벽

611a : 끝단부

612 : 바디(Body)

613 : 접합부

621 : 제1요홈

622 : 제2요홈

623 : 공간부

624 : 절곡부

630 : 필터(Filter)

631 : 체결홈

641 : 제1광유도로

642 : 제2광유도로

643 : 광유입구

644 : 광유출구

645 : 굴절부

651 : 고정홈

661 : 제1광센서

661a : 제2광센서

662 : 리드(Lead)선

663 : 감지부

670 : 캡(Cap)

671 : 통공

700 : 위치추적제어부

710 : 제1위치추적부

720 : 제2위치추적부

730 : 구동전원

741 : 제1조절수단

742 : 제2조절수단

800 : 콘트롤러(Controller)

810 : 정전압레귤레이터(Regulator)

820 : 축전지

830 : 인버터(Inverter)

830a : DC-DC컨버터(Converter)

840 : 충전상태감시부

850 : 제어부

860 : 주야감지부

870 : 스위칭부

880 : 가로등

900 : 지주(支柱)

910 : 제1지지부

920 : 제2지지부

930 : 지지대

950 : 바닥면

Claims (18)

1. 지주(900)의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고, 상기 지주(900)에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판(100);

   상기 전지판(100)에서 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등(880)을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러(800);

   상기 콘트롤러(800)는 인버터(830)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시키거나; 또는 DC-DC컨버터(830a)로 공급되는 축전지(820)에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜; 상기 가로등(880)에 외부교류전원 또는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부(870)에 출력하는 제어부(850); 를 포함하고,

   상기 전지판(100)에 설치된 광센서부(600);

   상기 광센서부(600)에 구비된 격벽(611)은 제1광유도로(641)와 평행으로 끝단부(611a)가 고정홈(651)에 설치된 것;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 가로등의 제어장치.
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6. 지주(900)에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판(100);

   상기 전지판(100)에 설치되어 동서방향에 위치한 태양(500)의 위치변화를 감지하는 광센서부(600);

   상기 광센서부(600)에서 출력된 감지신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 추적시키기 위해 제어신호를 출력하는 위치추적제어부(700);

   상기 위치추적제어부(700)에서 출력된 제어신호를 공급받아 상기 전지판(100)을 태양(500)이 위치한 방향으로 회동시키기 위해 구동력을 발생하는 구동체(300);

   상기 구동체(300)에 의해 상기 전지판(100)이 태양(500)이 위치한 방향으로 회동되어 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등(880)을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러(800); 를 포함하고,

   상기 전지판(100)에 설치된 광센서부(600);

   상기 광센서부(600)에 구비된 제1요홈(621)의 직경을 제2요홈(622)의 직경보다 더 크게 형성시키되, 상기 제1요홈(621)에 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)가 각각 삽입 설치되어 절곡부(624)에 걸려 고정된 것;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 가로등의 제어장치.
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13. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 전지판(100)에 설치된 광센서부(600);

    상기 광센서부(600)에 구비된 제1광센서홀더(610) 및 제2광센서홀더(610a)는 바디(Body)(612)의 접합부(613) 측에 격벽(611)과 인접하여 태양(500)으로부터 발산되는 태양광이 유입되는 광유입구(643)를 구비함과 함께 세로방향으로 형성된 제1광유도로(641);

    상기 제1광유도로(641)와 굴절부(645) 및 제2광유도로(642)가 하나로 연결되고, 상기 광유입구(643)로부터 유입된 태양광이 상기 굴절부(645)에서 굴절되어 광유출구(644)를 통해 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)의 감지부(663)에 분산되어 지도록 공간부(623)가 형성된 제2요홈(622);

    상기 제2요홈(622)에 인접하여 상기 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)가 각각 삽입 설치되는 제1요홈(621);

    을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 가로등의 제어장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 전지판(100)에 설치된 광센서부(600);

    상기 광센서부(600)에 구비된 제1요홈(621)의 직경을 제2요홈(622)의 직경보다 더 크게 형성시키되, 상기 제1요홈(621)에 제1광센서(661) 및 제2광센서(661a)가 각각 삽입 설치되어 절곡부(624)에 걸려 고정된 것;

    을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 가로등의 제어장치.
15. 제6항에 있어서, 상기 전지판(100)에 설치된 광센서부(600);

    상기 광센서부(600)에 구비된 격벽(611)은 제1광유도로(641)와 평행으로 끝단부(611a)가 고정홈(651)에 설치된 것;

    을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 가로등의 제어장치.
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